液晶顯示器及電子裝置的製作方法
2023-06-23 20:02:16
專利名稱::液晶顯示器及電子裝置的製作方法
技術領域:
:本發明涉及一種液晶顯示器,特別是涉及一種可改善對比度的液晶顯示器。
背景技術:
:在平面顯示器中,液晶顯示器(liquidciystaldisplay;LCD)是最受歡迎的一種。液晶顯示器具有兩面板以及一液晶層。兩面板具有電場產生電極(fieldgeneratingelectrode),如<象素電衝及以及共通電才及。'液晶層i殳置在兩面4反之間。通過提供電壓予電場產生電極,便可在液晶層產生電場。該電場決定液晶層裡的液晶分子的方向,用以調整光線的偏光性(polarization)。目前有許多主要的顯示方法,可增加顯示器的色域。近來主要的發展為RGBY顯示。在RGBY顯示中,彩色濾光片具有紅(R)色濾光部分、綠(G)色濾光部分、藍(B)色濾光部分以及黃(Y)色濾光部分。相較於RGB液晶顯示器或是RGBW液晶顯示器而言,RGBY顯示具有較寬的色域。此外,RGBY顯示的功率損耗低於RGB液晶顯示器。彩色濾光片的紅色濾光部分、綠色濾光部分以及藍色濾光部分的材料及處理已經是完善的,其可減低光線被擴散。雖然紅色濾光部分、綠色濾光部分以及藍色濾光部分可能會發生退極化(depolarization),不過,其所造成退極化的影響是在可允許的範圍內。然而,卻沒有適合的黃色顏料可用來形成彩色濾光片的黃色濾光部分。由於目前的黃色濾光部分會擴散光線,因而造成退極化問題。此退極化問題會降低對比度(contrastratio;CR),並且降低色域。RGBY以及RGyGcB均為主要的顯示方法,其均可呈現自然的顏色。舉例而言,Sanyo-Epson提供一種RGyGcB顯示(色配料及影像處理技術ChromaRich),用以改善色域。這種的顯示方式應用在Epson的照片瀏覽器(P-3000及P-5000)上。然而,經過測試,黃色濾光部分仍會對光線造成退極化影響,因此,這種技術不能應用在液晶顯示器之中。E.Peeters等人披露不同的材料,其可應用在內置偏光板,如液向性液晶分子(lyotropicliquidcrystallinedyes)或是光聚合的高布置主客系統(in-situphoto-polymerizertionofhighlyorderedguest-hostsystem)。主客系統可與反應性'液晶二丙烯酸酉旨(reactiveliequidcrystaldiacrylates)有關。光聚合(photo-polymerizertion)可包含二丙烯酸酯摻雜分散色性染料分子(diacrylateswithdichroicdyemolecules),例如二色性偶氮染4牛(DichroicAzoDye)。相關的材料特性請參考E.Peeters、J.Lub、A.A.Stenbakkers及D丄Broer等人所撰寫的學術文章,刊登於AdvancedMaterials,2006年第18期第2412-217頁,以及E.Peeters、J.Lub、WPNNijssen、丄Steenbakkeres及D丄Broer等人所撰寫的學術文章,刊登於EuroDisplay,2005年第165-167頁。E.Peeters等人利用內置偏光板取代原本液晶單元(LCDcell)外部的偏光板。不過,他們並沒有披露或建議將內置偏光板增加至原本的液晶單元之中。
發明內容本發明提供一種液晶顯示器,包括至少一液晶顯示單元。液晶顯示單元具有液晶層、下面板以及上面板。液晶層設置在上下面板之間。下面板相鄰液晶層,並具有第一偏光板。第一偏光板偏振第一光線,用以產生第二光線。第二光線的偏光性為第一方向。上面板相鄰液晶層,並設置在下面板的對面。上面板包括,彩色濾光片、第二偏光板以及第三偏光板。彩色濾光片具有至少一濾光部分,用以產生預設顏色。第二偏光板設置在彩色濾光片與液晶層之間。第二偏光板偏振第二光線,用以產生第三光線。第三光線的偏光性為第二方向。第三偏光板設置在彩色濾光片之上。第三偏光板偏振第三光線,用以產生第四光線。第四光線的偏光性為第二方向。該第二方向垂直該第一方向。為讓本發明的上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下文特舉出優選實施例,並配合附圖,作詳細說明如下。圖1為本發明的電子裝置的示意圖。圖2a及2b為本發明的液晶顯示器的示意圖。圖3a及3b分別顯示已知彩色液晶顯示器的像素示意圖。圖4a及4b為本發明的液晶顯示器的像素結構示意圖。附圖標記說明51:電子裝置;10:液晶顯示器;100:液晶層;20:電源供應器;102:共通電才及;105:基底;104:^象素電極;POLlPOL3:偏光板;GL1、GL2:玻璃層EL1、EL2:電極;R:紅色濾光部分:B:藍色濾光部分;CF:彩色濾光片;G:綠色濾光部分Y:黃色濾光部分。具體實施例方式圖1為本發明的電子裝置的示意圖。如圖所示,電子裝置1包括液晶顯示器10以及電源供應器20。電源供應器20耦接液晶顯示器10,用以提供電源予液晶顯示器IO。在本實施例中,液晶顯示器IO為彩色影像顯示器,並整合於電子裝置1之中。電子裝置1可為行動電話、個人數字助理(PDA)、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、車用顯示器(carmediaplayer)、攜帶式影像播放器(portablevideoplayer)、數字相機、全球定位系統(GPS)、車用導航系統(carnavigationsystem)、航玄用顯示器等等。圖2a及2b為本發明的液晶顯示器的示意圖。如圖所示,液晶顯示器10包括,液晶層100、共通電極102、像素電極104。像素電極104設置在基底105之上。液晶顯示器10還具有多個像素單元(pixelcell)。為方便說明,圖2僅顯示單一像素單元。在本實施例中。像素單元對應一次像素,並且面積為40|imX40|_im,其厚度為4.15|xm。在其它實施例中,^隊素單元的面積可為20(imX20jim、30,X30(im、39.5,X39.5(im或是30,X6—或是其它非正方形的面積。像素單元的厚度可大於1.5pm。如圖所示,液晶層100設置在共通電極102與像素電極104之間。液晶模塊以垂直方向排列。圖2a並未顯示液晶模塊,不過有顯示垂直方向。像素電極104設置在薄膜電晶體(TFT,未顯示)之上,用以切換液晶層IOO。液晶顯示器IO可能還具有其它元件,如基底130、彩色濾光片(未顯示)以及薄膜電晶體150(如圖^所示)。共通電極102、液晶層100以及像素電極104可構成液晶電容。在薄膜電晶體不導通後,液晶電容儲存電壓。像素電極104根據數據電壓,與共通電極102—起產生適合的電場予液晶層IOO的液晶分子。共通電極102可為已知的共通電極,並且可由氧化銦鋅(IndiumZineOxide;IZO)或是氧化錫錮(IndiumTinOxide;ITO)所構成。像素電極104亦可由氧化銦鋅或是氧化錫銦所構成。圖3a及3b分別顯示已知彩色液晶顯示器的像素示意圖。在圖3a中,像素具有下面板、玻璃層GLl以及電極EL1,其中下面板具有偏光板(polarizer)POLl。玻璃層GLl設置在偏光板POLl之上。電極EU設置在玻璃層GL1之上。更進一步而言,圖3a所顯示的像素還具有上面板、玻璃層GL2、彩色濾光片CF以及電極EL2,其中上面板具有偏光板POL2。玻璃層GL2設置在偏光板POL2之下。彩色濾光片CF設置在玻璃層GL2之下。電極EL2設置在彩色濾光片CF之下。偏光板POLl的偏光性方向垂直於偏光板POL2的偏光性方向。在圖3a中,偏光板POLl的偏光性方向為x方向,而偏光板POL2的偏光性方向為y方向。圖3a所示的彩色濾光片CF具有四個部分,如紅色濾光部分R、綠色濾光部分G、藍色濾光部分B以及黃色濾光部分Y。另外,上述的"之上"以及"之下"取決於定位方向,並非用以限制本發明。電源供應器20耦接於電極EL1及EL2之間。如圖3a所示,液晶顯示器為垂直配向(verticalalignment;VA)型式,也就是說,當電源供應器20提供低位準(如0V)時,則液晶層100的液晶分子以垂直方向(垂直電極EL1及EL2表面的方向)排列。此時,像素呈現黑色,也就是說,不會有光線透過。不過,本發明並不只可應用在垂直配向型式。本發明還可應用在其它液晶技術,如廣一見角才支術(FringeFieldSwitching;FFS)、平面轉4奐(In-PlaneSwitching;IPS)、電控雙折射模式(ElectricallyControlledBirefringence;ECB)、光學補償彎曲(OpticallyCompensatedBend;OCB)。在圖3a中,光線L由下面板的下方開始,通過偏光板POLl,光線L的偏光性被控制在x方向,如圖示右手邊的x方向所示。接著,光線L穿過玻璃層GL1以及電極EL1後,其偏光性仍維持在x方向。由於液晶層100的液晶分子以垂直方向排列,故光線L可穿過液晶層100。在穿過液晶層100後,光線L的偏光性仍維持在x方向。接著,光線L穿過電極EL2,並進入彩色濾光片CF。通過彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B,便可從光線L中,分別取出紅色成分、綠色成分以及藍色成分。由於彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B並不會影響光線的偏光性,因此,光線L在穿過彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B後,仍維持x方向的偏光性。然而,由於材料的影響,彩色濾光片CF的黃色濾光部分Y會改變光線的偏光性,因而造成退極性效應(depolarizingeffect)。如圖3a的右手邊所示,在黃色濾光部分Y與玻璃層GL2之間的接界處,光線L具有x方向偏光性以及少量的y方向偏光性。換句話說,光線L被橢圓形地偏光性化。由於玻璃層GL2不會改變光線的偏光方向,故所有光線L均可通過玻璃層GL2而到達玻璃層GL2與偏光板POL2的交界處。玻璃層GL2會阻擋x方向的光線。因此,通過彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B的光線均會被玻璃層GL2所阻擋,故彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B相對於玻璃層GL2的位置會呈現黑色。由於玻璃層GL2不會阻擋y方向的光線,因此,穿過彩色濾光片CF的黃色濾光部分Y的光線的y成分會通過玻璃層GL2,故彩色濾光片CF的黃色濾光部分Y相對於玻璃層GL2的位置會呈現些微的黃光。因而造成像素無法呈現真正的黑色。在圖3b的像素結構與圖3a相同。不過,在圖3b中,由於電源供應器20提供足夠的電壓(如5V),故4吏得液晶層100的液晶分子以水平方向排列。因此,當偏光性為x方向的光線L進入液晶層100時,光線L的偏光性會被旋轉90°(tt/2)。因此,當光線L穿過液晶層IOO後,其偏光性會被轉換成y方向。由於彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B並不會改變光線的偏光方向,故穿過紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B的光線的偏光性仍為y方向。偏光板POL2並不會阻擋穿過彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B的光線。不過,穿過彩色濾光片CF的黃色濾光部分Y的光線會受到退極性的影響,而產生少量的x方向偏光性。不過,具有y方向偏光性的光線仍穿過偏光板POL2,只是x方向偏光性的光線會被偏光板POL2所阻擋。由於大部分的光線可穿過偏光板POL2,故像素可發出白光。實際上,電極EL2會被切分成許多電極區塊,每一電極區塊對應彩色濾光片的濾光部分。舉例而言,由於彩色濾光片具有紅色濾光部分R、綠色濾8光部分G、藍色濾光部分B以及黃色濾光部分Y,故電極EL2會^^皮切分成第一至第四電極區塊,其中第一電極區塊對應彩色濾光片的紅色濾光部分R,第二電極區塊對應彩色濾光片的綠色濾光部分G,第三電極區塊對應彩色濾光片的藍色濾光部分B,第四電極區塊對應彩色濾光片的黃色濾光部分Y。電極EL2的每一電極區塊會連接至薄膜電晶體。每一薄膜電晶體為獨立操作,用以控制每一電極區塊所對應的液晶分子為垂直或水平排列。通過控制電極EL1及EL2的電壓位準,便可控制穿過液晶層100的光線強度。因此,像素便可呈現所需的顏色。圖4a及4b為本發明的液晶顯示器的像素結構示意圖。在圖4a及4b中,與圖3a及3b相同的元件以相同的符號表示。圖4a及4b與圖3a及3b不同之處在於,圖4a及4b具有額外的偏光板POL3。偏光板POL3設置在彩色濾光片CF之下。偏光板POL3可稱為內置偏光板(incellpolarizer)。在理想狀況下,偏光板POL3的偏光性方向與偏光板POL2相同。換言之,偏光板POL3隻會讓具有y方向的光線通過,並且阻擋具有x方向的光線。然而,在實際狀況下,內置偏光板無法完全地阻擋x方向的光線。因此,仍然會有少量x方向的光線穿過偏光板POL3。如圖4a所示,偏光板POL3設置在電極EL2與彩色濾光片CF之間,並且重疊彩色濾光片CF的所有顏色成分(如紅色濾光部分R、綠色濾光部分G、藍色濾光部分B以及黃色濾光部分Y)。以下將說明圖4a的操作原理。若電源供應器20提供的操作電壓為0V時,則液晶層100的所有液晶分子會以垂直方向排列,並且穿過液晶層100的光線的偏光性並不會被改變,其仍維持x方向。在此狀態下,穿過電極EL2的光線會有一部分被偏光板POL3所阻擋。穿過偏光板POL3的光線量以及被偏光板POL3阻擋的光線量取決於偏光板POL3的偏振能力(polarizingcapacity)。偏光板POL3無法完全阻擋x方向的光線,故仍有少量的x方向光線穿過偏光板POL3。由於彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B並不會改變光線的偏光性,故少量的x方向光線仍會穿過彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G以及藍色濾光部分B,因而到達偏光板POL2。偏光板POL2接著完全地阻擋少量的x方向光線。然而,進入彩色濾光片CF的黃色濾光部分Y的光線會被擴散成x9方向及y方向黃色光。y方向黃色光可穿過偏光板POL2。因此,像素會發射出少量的黃光。相較於已知的像素(如圖3b及3a所示),本發明可具有較高的對比度。若電源供應器20提供高電壓位準(如5V)時,液晶層100的液晶分子將以水平方向排列。當具有x方向偏光性的光線進入液晶層100時,光線的偏光性會被旋轉90。(兀/2)。因此,穿過液晶層100的光線具有y方向偏光性。在圖3b中,穿過液晶層100的光線可穿過彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G、藍色濾光部分B、黃色濾光部分Y以及偏光板POL2。在圖4a及4b中,偏光板POL3亦不會阻擋y方向的光線,因此,像素可呈現白光。在實際的應用上,電極EL2會被切分成許多電極區塊,每一電極區塊對應彩色濾光部分(如紅色濾光部分R、綠色濾光部分G、藍色濾光部分B、黃色濾光部分Y)。每一電極區塊連接獨立的薄膜電晶體。薄膜電晶體可提供電壓予相對應的電極區塊,使其所對應的液晶分子以垂直或水平方向排列。通過控制電極EL1及EL2的電壓,便可控制穿過液晶層100的不同液晶分子的光線量。因此,像素便可呈現所需的顏色。因此,本發明所提供的像素結構可具有優選的黑色效果,並且在像素呈現白光時,也可以具有優選的對比度及色域(colorgamut)。由於偏光板POL3設置在彩色濾光片CF的紅色濾光部分R、綠色濾光部分G、藍色濾光部分B以及黃色濾光部分Y之下,故可利用多頻偏振材料(broadbandpolarizermaterial)構成單一偏光板。換言之,該材料為透明型態,並且適用於具有寬頻譜的光線L。當然,這樣的多頻偏振材料是可以讓紅色、綠色、藍色以及黃色穿透的。這樣的材料可為液向性液晶分子(lyotropicliquidcrystallinedyes)或是光聚合的高布置主客系統(in-situphoto-polymerizertionofhighlyorderedguest-hostsystem)。主客系統可為層列主客系統(smecticguest-hostsystem),並且可與反應性液晶二丙烯酸酉旨(reactiveliquidcrystaldiacrylates)有關。光聚合(photo-polymerizertion)可包含二丙烯酸酯摻雜分散色性染料分子(diacrylateswithdichroicdyemolecules),例如二色性偶氮染料(DichroicAzoDye)。相關的材料特性請參考E.Peeters、J.Lub、A.A.Stenbakkers及D丄Broer等人所撰寫的學術文章,刊登於AdvancedMaterials,2006年第18期第2412-217頁,以及E.Peeters、J.Lub、WPNNijssen、J.Steenbakkeres及D丄Broer等人所撰寫的學術文章,刊登於EuroDisplay,2005年第165-167頁。在其它實施例中,偏光板POL3可被切分成至少兩部分。在圖4b中,偏光板POL3被切分成四個不同的區域,包括區塊POL3R、POL3G、POL3B及POL3Y。區塊POL3R、POL3G、POL3B及POL3Y均為限度帶寬偏光板(limitedbandwidthpolarizer)。換句話說,區塊POL3R只傳送在紅色頻寬內的光線,區塊POL3G只傳送在綠色頻寬內的光線,區塊POL3B只傳送在藍色頻寬內的光線,區塊POL3Y只傳送在黃色頻寬內的光線。在圖4b中,每一黃色濾光部分(如紅色濾光部分R、綠色濾光部分G、藍色濾光部分B、黃色濾光部分Y)可傳送最大帶寬(bandwidth)內的光線。因此,可得到優選的色域。在其它實施例中,可利用兩個或三個區塊取代區塊POL3R、POL3G、POL3B及POL3Y。舉例而言,可利用單一區塊取代區塊POL3R、POL3G及POL3B,其中該單一區塊具有多頻率光譜,可讓紅光、綠光以及藍光通過。在其它實施例中,亦可使用其它的組合。在上述的實施例中,偏光板POL3設置在電極EL2與玻璃層GL2之間。在其它的實施例中,偏光板POL3可設置在液晶層100與電極EL2之間。在本實施例中,以R、G、B、Y的液晶顯示器為例。在其它實施例中,本發明的像素結構亦可應用其它彩色液晶顯示器之中,這些彩色液晶顯示器具有其它顏色的濾光片。換句話說,在本實施例中,液晶顯示器具有黃色濾光片,不過,內置偏光板亦可應用在其它顯示器,如RGB(高對比度)顯示器、或是RGBX顯示器,其中X可為黃色Y、白色W或是其它顏色。本發明的像素可應用在行動電話、個人數字助理、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、車用多媒體播放器(carmediaplayer)、行動影像播放器(portablevideoplayer)、數字相機、全球定位系統、車用導航系統、航空用顯示器等。然而,在真實色彩寬色域顯示器(true-colorwidegamutdisplay)中,符合照片紙及相機色域的顯示器是重要的。舉例而言,真實色彩寬色域顯示器可為,照片瀏覽器(photo-viewer)或是具有預覽功能的照片印表機(photo-printer)。雖然本發明已以優選實施例披露如上,然其並非用以限定本發明,任何本領域一般技術人員,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,因此本發明的保護範圍當視後附的權利要求所界定的為準。ii權利要求1.一種液晶顯示器,包括至少一液晶顯示單元,包括液晶層;下面板,相鄰該液晶層,並具有第一偏光板,該第一偏光板極化第一光線,用以產生第二光線,該第二光線的極性為第一方向;以及上面板,相鄰該液晶層,並設置在該下面板的對面,該上面板包括彩色濾光片,具有至少一濾光部分,用以產生預設顏色;第二偏光板,設置在該彩色濾光片與該液晶層之間,該第三偏光板偏振該第二光線,用以產生第三光線,該第三光線的偏光性為第二方向;以及第三偏光板,設置在該彩色濾光片之上,該第三偏光板偏振該第三光線,用以產生第四光線,該第四光線的偏光性為該第二方向,該第二方向垂直該第一方向。2.如權利要求1所述的液晶顯示器,其中該彩色濾光片具有四濾光部分,用以產生白光。3.如權利要求1所述的液晶顯示器,其中當該彩色濾光片具有多個濾光部分時,該第二偏光板具有至少二偏光區塊,每一偏光區塊對應一個或多個的濾光部分。4.如權利要求1所述的液晶顯示器,其中該彩色濾光片具有四個彩色濾光部分,並且該第二偏光板具有四個偏光區塊,每一個偏光區塊對應一個彩色濾光部分。5.如權利要求1所述的液晶顯示器,其中該上面板具有電極,該第二偏光板設置在該電極與該彩色濾光片之間。6.如權利要求1所述的液晶顯示器,其中該上面板具有電極,該第二偏光板設置在該電極與該液晶層之間。7.如權利要求1所述的液晶顯示器,其中該第二偏光板的材料可為液向性液晶分子或是光聚合的高布置主客系統。8.如權利要求7所述的液晶顯示器,其中該主客系統為層列主客系統。9.如權利要求1所述的液晶顯示器,其中該主客系統與反應性液晶二丙烯酸酯有關。10.—種裝置,具有如權利要求1所述的液晶顯示器,其中該裝置為行動電話、個人數字助理、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、車用多媒體播放器、行動影像播放器、數字相機、全球定位系統、車用導航系統、航空用顯示器、照片瀏覽器或是具有預覽功能的照片印表機。全文摘要本發明公開了一種液晶顯示器及電子裝置。液晶顯示器具有液晶層、下面板以及上面板。下面板相鄰液晶層,並具有第一偏光板。第一偏光板偏振第一光線,以產生第二光線。第二光線的偏光性為第一方向。上面板相鄰液晶層,並設置在下面板的對面。上面板包括,彩色濾光片、第二及第三偏光板。彩色濾光片具有至少一濾光部分,用以產生預設顏色。第二偏光板位於彩色濾光片與液晶層之間。第二偏光板偏振第二光線,以產生第三光線。第三光線的偏光性為第二方向。第三偏光板位於彩色濾光片之上,並偏振第三光線,以產生第四光線。第四光線的偏光性為第二方向。第二方向垂直第一方向。文檔編號G02F1/1335GK101470294SQ20081018721公開日2009年7月1日申請日期2008年12月18日優先權日2007年12月27日發明者娜塔莉·M·D·狄索德,葛班·J·黑克斯特拉申請人:統寶光電股份有限公司